分析模型的组成

3.5.2　ABAQUS分析模型的组成

从上文的实例可以看出，ABAQUS模型通常由若干不同的部分组成，它们共同描述了所分析的物理问题和需要获得的结果。一个分析模型至少要包含如下信息：离散化的几何形体、单元截面属性、材料数据、载荷和边界条件、分析类型和输出要求。

1）离散化的几何形体（Discretized geometry）

有限单元和结点定义了ABAQUS所模拟的物理结构的基本几何形体。模型中的每一个单元都代表了物理结构的离散部分，单元之间通过公共结点彼此相互连接，模型的几何形状由结点坐标和结点所属单元的联结所确定。模型中所有的单元和结点的集合称为网格。通常，网格只是实际结构几何形状的近似表达。

提示：离散化的几何形体主要在部件（Part）模块和网格（Mesh）模块中进行定义。

2）单元截面属性（Element section properties）

ABAQUS拥有广泛的单元库，其中许多单元的几何形状不能完全由它们的结点坐标来定义。例如工字梁截面的尺寸数据就不能通过单元结点来定义，这些附加的几何数据可由单元的物理特性定义。

3）材料数据（Material data）

必须指定所有单元的材料特性。然而，由于高质量的材料数据很难得到，尤其是对于一些复杂的材料模型，所以ABAQUS计算结果的有效性受材料数据的准确程度和范围的制约。

提示：单元截面属性和材料数据在特性（Property）模块中进行定义。

4）载荷和边界条件（Loads and boundary conditions）

载荷使物理结构产生变形，因而产生应力。最常见的载荷形式包括：点载荷（集中载荷）、表面压力载荷、体力（如重力）和热载荷等；应用边界条件可以使模型的某一部分受到约束从而保持固定（零位移）或使其移动指定大小的位移值。

在静态分析中，需要满足足够的边界条件以防止模型在任意方向上的刚体移动，否则，没有约束的刚体位移会导致刚度矩阵产生奇异。求解时求解器将发生问题，并可能引起模拟过程过早中断。在模拟过程中，如果存在刚体位移，ABAQUS/Standard将发出警告信息。如果在静态分析中，出现警告信息“numerical singularity”（数值奇异）或“zero pivot”（主元素为零），用户必须检查整个或部分模型是否缺少限制刚体平动或转动的约束。

在动态分析中，由于结构模型中的所有分离部分都具有一定的质量，其惯性力可防止模型产生无限大的瞬时运动，因此，在动力分析时，求解器的警告信息通常提示了某些其他的模拟问题，如过度塑性。

提示：载荷和边界条件在载荷（Load）模块中进行定义。

5）分析类型（Analysis type）

ABAQUS可以进行多种不同类型的模拟分析。最常见的两种类型是：静态（Static）和动态（Dynamic）应力分析。静态分析获得的是外载荷作用下结构的长期响应。在其他情况下，可能用户关心的是结构的动态响应。

6）输出要求（Output requests）

ABAQUS的模拟计算过程会产生大量的输出数据。为了避免占用过多的磁盘空间，用户可根据所研究问题的实际需要对输出数据进行限制。

提示：分析类型和输出需求在分析步（Step）模块中进行定义。